Persistenter alveolärer oxidativer Stress in Patienten mit sporadischer Idiopathischer Pulmonaler Fibrose (IPF) trotz Induktion des antioxidativen Transkriptionsfaktors NRF2 und NRF2-abhängiger Zielgene

Einleitung: Die IPF weist eine schlechte Prognose auf. Oxidativer Stress könnte zur Apoptose alveolärer Typ II Zellen (AECII) und damit zum Triggermechanismus beitragen. In dieser Studie wurden Marker von oxidativem Stress und antioxidativer Stressabwehr in IPF-Lungen analysiert.

Methoden: Proteom- (2D-Gelelektrophorese [DIGE-Technik] gekoppelt mit MALDI-TOF-MS) und Western Blot-Analyse von IPF-, NSIP- und Spenderlungen-Homogenaten; Immunhistochemie; HPLC zur Analyse von Lipidperoxiden (Thiobarbitursäure-reaktive Substanzen, TBARS) und niedermolekularer Antioxidantien (Harnsäure, Vitamin A, C und E) in BALF von IPF und anderen diffusen parenchymatösen Lungenerkrankungen (DPLD) im Vergleich zu freiwilligen Spendern; EIA zur Bestimmung von F2-Isoprostanen

Ergebnisse: In allen untersuchten IPF- und NSIP-Lungenhomogenaten fanden sich signifikant erhöhte Proteinspiegel von Nrf2 im Vergleich zu den Spenderlungen. Immunhistochemisch wurde Nrf2 ausschließlich in AECII, vorzugsweise im „hyperplastischen“ Epithel in der Nähe von Fibroblastennestern, nachgewiesen. Parallel zur Nrf2-Aktivierung wurde in allen IPF- und NSIP-Lungenhomogenaten eine Induktion antioxidativer Enzyme, wie z. B extrazelluläre Superoxid-Dismutase (EcSOD), NQO1 und Peroxiredoxin 1 (Prdx1), beobachtet. Interessanterweise waren Proteinspiegel der Antioxidantien Katalase, Peroxiredoxin 2 und 6, GST-P in IPF Lungen trotz Nrf2-Induktion signifikant runterreguliert. Des weiteren wiesen AECII eine stark induzierte Expression von Untereinheiten des Immunoproteasoms (LMP2, PSME1) auf, denen eine bedeutende Rolle in der Degradierung oxidierter (carbonylierter) Proteinen zugeschrieben wird. Die Analyse der BALF wies für alle untersuchten Patientenkollektive im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöhte Level an Lipidperoxiden (TBARS, F2-Isoprostane) auf, welche einen Hauptindikator für oxidativen Stress darstellen. Parallel hierzu konnte eine erhebliche Steigerung der niedermolekularen Antioxidantien in diesen Patientengruppen beobachtet werden, nicht aber in den Kontrollen.

Diskussion: Wir schlussfolgern, dass reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) beträchtlich zur Schädigung des alveolären Epithels in der IPF beitragen und antioxidative Defense-Mechanismen nicht ausreichend zur Verfügung stehen.

Gefördert durch: DFG (KFO118, Excellence Cluster „Cardiopulmonary System“)